Question

1．铬铁矿的主要成分为FeO•Cr₂O₃，还含有Al₂O₃、SiO₂等杂质．工业上以铬铁矿为原料制备强氧化剂重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇•2H₂O）的主要工艺流程如图1所示

查阅资料得知：
①NaBi0₃不溶于水，有强氧化性；在碱性条件下，能将Cr³⁺转化为CrO₄^2-；
②Cr（OH）₃的化学性质与Al（OH）₃相似，
回答下列问题：
（1）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反应的离子方程式为Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O．
（2）溶液A中加入过量H₂O₂的目的为将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，以便除去．
（3）酸化滤液D时，不能选用盐酸的原因是盐酸中的Cl^-会被氧化，产生Cl₂，导致原料损失．
（4）固体E的主要成分是Na₂SO₄，根据如图2分析操作a为蒸发浓缩、趁热过滤．
（5）电镀厂产产的镀铜废水中往往含有一定量的Cr₂O₇^2-，处理该废水常用如下流程：
①在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高．其原因Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O（用离子方程式表示）；
②下列溶液中可以代替上述流程中Na₂S₂0₃溶液的是A （填选项序号）；
A．Na₂SO₃溶液    B．浓H₂SO₄     C．酸性KMnO₄溶液     D．FeSO₄溶液
③每消耗0.1mol Na₂S₂0₃转移0.8mol e^-、则S₂O₃^2-的氧化产物为SO₄^2-（填离子符号）
④25℃时．若最终溶液F的pH=6．则溶液F中的c（Cr³⁺）为6.3×10^-7 mol•l^-1 （25℃时，Ksp[Cr（OH）₃]=6.3×10^-31）

Answer 1

分析 铬铁矿（主要成分为FeO和Cr₂O₃，含有Al₂O₃、SiO₂等杂质），加入过量稀硫酸，固体A为SiO₂，溶液B中含有Cr³⁺、Al³⁺、Fe²⁺，在B中加入过氧化氢，可生成Fe³⁺，调节溶液pH可除去Fe³⁺，生成氢氧化铁，加入NaBiO₃和NaOH，发生氧化还原反应，得到氢氧化铝沉淀，溶液D含有Na₂CrO₄，酸化可得Na₂Cr₂O₇，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶可得Na₂Cr₂O₇•2H₂O，
（1）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反应，生成易溶于水易电离的硫酸亚铁和硫酸铬，据此书写离子反应方程式；
（2）双氧水具有氧化性，酸性条件下能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，由流程图可知，加入H₂O₂是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（3）盐酸中的氯是-1价具有还原性，会CrO₄^2-被氧化成氯气；
（4）由图2可知Na₂Cr₂O₇的溶解度随温度的升高而增大，而硫酸钠的温度随温度的升高而降低，所以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法分离硫酸钠；
（5）①Cr（OH）₃的化学性质与Al（OH）₃相似，如果氢氧化钠过量Cr（OH）₃会溶解；
②可以代替上述流程中Na₂S₂O₃溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子；
③氧化还原反应中还原剂失去的电子，每失去1个电子化合价升高1价，据此计算S₂O₃^2-的氧化产物；
④根据Ksp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）•（OH^-）³，来计算铬离子的浓度．

解答 解：（1）Fe0•Cr₂O₃和硫酸反应，生成易溶于水易电离的硫酸亚铁和硫酸铬，反应的离子方程式为：Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O，
故答案为：Fe0•Cr₂O₃+8H⁺=Fe²⁺+2Cr³⁺+4H₂O；
（2）双氧水具有氧化性，酸性条件下能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，便于调节溶液PH沉淀铁离子分离，以便除去，
故答案为：将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，以便除去；
（3）盐酸中的氯是-1价具有还原性，会CrO₄^2-被氧化成氯气，导致原料损失，
故答案为：盐酸中的Cl^-会被氧化，产生Cl₂，导致原料损失；
（4）由图2可知Na₂Cr₂O₇的溶解度随温度的升高而增大，而硫酸钠的温度随温度的升高而降低，所以采用蒸发结晶、趁热过滤的方法分离硫酸钠，
故答案为：趁热过滤；
（5）①Cr（OH）₃的化学性质与Al（OH）₃相似，如果氢氧化钠过量Cr（OH）₃会溶解，反应为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O，
故答案为：Cr（OH）₃+OH^-=CrO₂^-+2H₂O；
②A．Na₂SO₃溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还原Cr₂O₇^2-，故A符合；
B．浓H₂SO₄具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原Cr₂O₇^2-，故B不符合；
C．酸性KMnO₄溶液是强氧化剂不能还原Cr₂O₇^2-，故C不符合；
D．FeSO₄溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr₂O₇^2-离子，但又引入新的杂质离子铁离子，故D不符合；
故答案为：A；
③Cr₂O₇^2-与Na₂S₂0₃反应，Cr₂O₇^2-为氧化剂，Na₂S₂0₃为还原剂，每消耗0.1mol Na₂S₂0₃转移0.8mol e^-、即1molNa₂S₂0₃转移8mole^-，平均1个硫失去4个电子，Na₂S₂0₃中硫为+2价，升高4价，则S₂O₃^2-的氧化产物为SO₄^2-，
故答案为：SO₄^2-；
④pH=6时，C（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-6}}$=10^-8mol/L，所以c（Cr³⁺）•（10^-8）³=6.3×10^-31，解之得c（Cr³⁺）=6.3×10^-7，
故答案为：6.3×10^-7．

点评 本题考查重铬酸钠的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．